Fabrication de petit calibre endoprothèses Utilisation Électrofilage et ballon expansible métal nu Stents
26 octobre 2016
Dans le protocole, nous présentons une méthode pour fabriquer une endoprothèse de petit calibre en prenant en sandwich une endoprothèse expansible par ballonnet entre deux couches de polyuréthane nanofibreux électrofilées.
L'objectif général de ce procédé de fabrication est de développer un stent-prothèse de petit calibre en encapsulant un stent expansible au ballonnet entre deux couches de nanofibres de polyuréthane produites par électrofilage. Cette recherche nous aide à concevoir des stents-prothèses de petit calibre qui cicatrisent en réalité très rapidement et qui pourraient potentiellement ouvrir de nouvelles applications médicales auparavant inaccessibles. Les avantages de cette technique résident dans le fait que les stents-prothèses sont fabriqués à partir de nanofibres polymériques qui imitent la matrice extracellulaire.
Le processus de fabrication est également simple et offre des propriétés mécaniques et d'adhésion cellulaire favorables. Commencez par faire fondre environ 8 millilitres de matériau de support biodégradable, alimentaire et soluble dans l'eau dans un cylindre gradué à 155 degrés Celsius. Chauffez également l'embout en acier inoxydable de 100 millimètres de long et de 3 millimètres de large à 155 degrés Celsius.
Ensuite, éteignez le four et plongez la tige dans le matériau de support. Puis suspendez la tige verticalement dans le four et laissez le matériau se solidifier, ce qui devrait se produire vers 140 degrés Celsius. L'excès de matériau doit s'écouler à l'extrémité.
Ensuite, préparez le collecteur à mandrin du système d'électrofilage. Cela nécessite un mélangeur de laboratoire muni d'une tige en plastique se terminant par un embout de fixation pour le mandrin. Dissolvez le matériau de support à l'extrémité du mandrin afin qu'il puisse être fixé à l'embout.
Ensuite, utilisez des joints toriques en caoutchouc des deux côtés du mandrin pour protéger le matériau électrofilé du fil de mise à la terre, et reliez électriquement le mandrin à la terre à l’aide du fil de mise à la terre en forme de U. Fixez ensuite le mandrin exposé à une pince courte située à l’extrémité opposée pour assurer le soutien. À l’autre extrémité, reliez le mandrin à la tige rotative du mélangeur de laboratoire.
Fixez solidement les deux supports au mandrin à l'aide de vis, puis mettez le mandrin à la masse électriquement. Installez maintenant le système d'extrusion de polyuréthane liquide. Commencez par charger une seringue en verre de cinq millilitres, adaptée à la pompe à seringue, avec une solution de polyuréthane fraîchement préparée à 15 %, puis fixez-y une aiguille en acier inoxydable à extrémité émoussée, qui servira de filière.
En tenant compte du diamètre intérieur de la seringue, programmer la pompe pour extruder la solution à zéro virgule zéro un millilitre par minute. Pour éviter les arcs électriques, isoler la seringue des parties conductrices des pompes à seringue à l’aide de feuilles de caoutchouc. Puis positionner la seringue dans la pompe de sorte que l’extrémité du filière soit à 20 centimètres du collecteur mandrin.
Ensuite, reliez le générateur de haute tension au porte-aiguille à l’aide d’une pince crocodile. Avant de commencer l’électrofilage, éteignez l’extraction de la hotte. Pour le fonctionnement, démarrez la pompe à seringue et faites tourner le mandrin à environ 50 tr/min.
Appliquez ensuite une différence de potentiel de 20 kilovolts entre le porte-aiguille et le mandrin collecteur. Des nanofibres de polyuréthane commenceront à se déposer sur le mandrin tournant et une fine couche sera visible en quelques minutes. Laissez les nanofibres de polyuréthane s'accumuler pendant deux heures afin d'obtenir un tube uniforme.
Une fois les nanofibres filées, réactiver l'extraction de la hotte et procéder au retrait du mandrin des supports en plastique. Ensuite, faire glisser délicatement le stent expansible au ballonnet sur le tube électrofilé sans endommager le tube. Si nécessaire, dilater légèrement le stent pour faciliter son emboîtement.
Ensuite, sertissez le stent à l'emplacement souhaité afin qu'il adhère étroitement au tube et ne puisse pas glisser. Cela aidera à prévenir le délaminage des couches interne et externe. Replacez le mandrin dans le dispositif et poursuivez l'électrofilage comme précédemment pendant trois heures afin de fabriquer une couche externe sur le stent-prothèse.
Ensuite, tout en laissant l'ensemble sur le mandrin, découper circonférentiellement l'excès de polyuréthane à environ un millimètre de chaque extrémité du stent à l'aide d'un scalpel. Tremper ensuite le mandrin et le stent-prothèse dans de l'eau déionisée afin de dissoudre le matériau de support. Changer l'eau selon les besoins jusqu'à ce que le matériau de support soit complètement dissous.
Ensuite, retirez délicatement le stent-prothèse du mandrin et laissez-le sécher à l'air libre. Pour tester le stent-prothèse, faites-le glisser sur un ballonnet trifold de trois millimètres, puis sertissez-le sur le ballonnet à l'aide d'un outil de sertissage manuel. Sous un microscope, examinez le stent-prothèse serti pour vérifier l'uniformité du sertissage et détecter tout autre signe de défaillance tel qu'un délamination ou une perforation du matériau de revêtement, qui pourrait survenir en cas de stent déformé.
S'il a un aspect satisfaisant, dilater le stent-prothèse de trois millimètres en gonflant le ballon tripode à l'aide d'un dispositif de gonflage et d'eau. Une fois la dilatation effectuée, utiliser le microscope pour examiner à nouveau le stent-prothèse. Vérifier une expansion uniforme et rechercher tout signe de défaillance.
À l'aide de l'électrofilage, des nanofibres de polyuréthane de haute qualité peuvent être produites. L'électrofilage de nanofibres de polyuréthane à l'aide de ce dispositif permet d'obtenir une couche uniforme de polyuréthane à raison de 50 micromètres de nanofibres par heure. Le plissement et l'expansion du stent-prothèse de petit calibre obtenu montrent que ces dispositifs peuvent être déployés à l'aide d'un ballonnet standard tripode sans expansion irrégulière ni signe de rupture du matériau.
Après avoir suivi cette procédure, d'autres méthodes, telles que l'implantation dans un modèle animal, peuvent être réalisées afin d'étudier la fonctionnalité, la durabilité et les caractéristiques de performance du dispositif. Lors de la réalisation de cette procédure, il est important de se rappeler de travailler dans une hotte chimique avec l'extraction éteinte pendant l'électrofilage, puis de la réactiver avant de retirer l'échantillon.
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Aperçu
Cet article présente une méthode de fabrication d'un stent-prothèse de petit calibre en encapsulant un stent expansible au ballonnet entre deux couches de nanofibres de polyuréthane électrofilées. La technique vise à créer des stents-prothèses qui cicatrisent rapidement et qui ont un potentiel pour de nouvelles applications médicales.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Génie biomédical
- Science des matériaux
- Développement de dispositifs médicaux
Contexte
- Les stents-graftes sont utilisés dans diverses applications médicales.
- Les méthodes actuelles peuvent ne pas offrir des propriétés optimales de cicatrisation.
- Les nanofibres polymères peuvent imiter la matrice extracellulaire.
- L'amélioration de la conception des stents-graftes peut améliorer les résultats pour les patients.
Objectif de l'étude
- Développer un stent-graft de petit calibre possédant de meilleures propriétés de cicatrisation.
- Explorer de nouvelles applications médicales pour les stents-grafts.
- Simplifier le processus de fabrication tout en maintenant la qualité.
Méthodes utilisées
- Faire fondre le matériau de support biodégradable, comestible et soluble dans l'eau.
- Chauffer un mandrin en acier inoxydable à 155 degrés Celsius.
- Électrofilage de nanofibres de polyuréthane autour du stent.
- Évaluer les propriétés mécaniques et d'adhérence cellulaire du stent-prothèse.
Résultats principaux
- Les stents-prothèses ont démontré des propriétés mécaniques favorables.
- L'adhésion cellulaire a été améliorée grâce à la structure nanofibreuse.
- L'encapsulation du stent a été réalisée avec succès à l'aide de la méthode décrite.
- La technique présente un potentiel prometteur pour des applications médicales futures.
Conclusions
- Cette méthode offre une approche simple de la fabrication de prothèses stentées.
- Des possibilités de cicatrisation rapide et de nouvelles applications existent.
- Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour explorer les implications cliniques.
Questions fréquemment posées
Pertinence sectorielle exécutive
Ce protocole permet la fabrication de stents-prothèses de petit calibre renforcés par des nanofibres de polyuréthane biomimétiques favorisant l'endothélialisation et une cicatrisation rapide. Cette approche répond à un défi majeur dans le développement de dispositifs cardiovasculaires : concevoir des prothèses thromborésistantes et biocompatibles pouvant être administrées par voie percutanée à l’aide de cathéters coronariens standards. En combinant des nanofibres électrofilées avec des stents expansibles au ballonnet, cette méthode offre une voie reproductible pour l’évaluation préclinique de technologies de réparation vasculaire.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Valeur scientifique : Fournit un substrat biomimétique permettant d'étudier l'adhésion des cellules endothéliales et la résistance à la thrombose dans les modèles de réparation vasculaire.
- Valeur opérationnelle : Permet la conception rapide d'architectures de prothèses-stents pour un criblage fondé sur des hypothèses des interactions polymère-cellule.
Développement de criblages et de tests
- Valeur scientifique : Génère des revêtements nanofibres normalisés pour l'évaluation quantitative de l'endothélialisation et de la thromborésistance en conditions d'écoulement.
- Valeur opérationnelle : Permet une fabrication reproductible de stents-prothèses avec une épaisseur de membrane contrôlée, assurant une performance constante des tests dans différents laboratoires.
Recherche translationnelle et préclinique
- Valeur scientifique : Fournit des dispositifs implantables de petit calibre compatibles avec les systèmes d'intervention coronaire pour les tests sur modèles de lésions aiguës.
- Valeur opérationnelle : Permet une validation mécanique (réduction par compression/déploiement) afin d'évaluer la durabilité et la perméabilité avant les études d'implantation animale.
Intégration des pipelines et des flux de travail
La méthode s'inscrit dans la continuité découverte-préclinique en permettant une conception itérative de greffons vasculaires pour l'identification de candidats prometteurs et la validation mécanistique avant les études permettant le dépôt du dossier d'essai clinique (IND).
- Découverte en biologie : Permet la vérification d'hypothèses sur les voies d'endothélialisation en utilisant des membranes nanofibreuses ajustables comme substrats de culture pertinents pour les maladies.
- Écrantage : Produit des stents-prothèses standardisés pour l'évaluation de formulations polymériques favorisant une couverture endothéliale rapide et résistant à la formation de thrombus.
- Analytique : Fournit des résultats quantifiables incluant l'épaisseur de la membrane (50 microns/heure), l'intégrité du cramponnage et l'uniformité de l'expansion, permettant des décisions d'aller ou de ne pas aller plus loin.
- Recherche translationnelle : Génère des dispositifs implantables au moyen de cathéters ballonnets trifold standards, permettant des tests directs dans des modèles précliniques de lésions vasculaires.
- Réutilisation industrielle : Met en place une technologie de plateforme adaptable à divers types de stents et systèmes polymériques pour des applications étendues en réparation vasculaire.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Renforce la confiance prédictive quant au rendement des prothèses vasculaires en offrant une interface thromborésistante imitant la matrice extracellulaire.
- Valeur opérationnelle : Offre un procédé de fabrication simple et échelonnable, nécessitant un équipement minimal (filature électrostatique, pompe à seringue, dispositif de rotation de mandrin).
- Valeur stratégique : Réduit les risques biologiques tardifs en permettant une évaluation précoce du potentiel de cicatrisation et de la stabilité mécanique des dispositifs de petit diamètre.
- Impact sur le portefeuille : Permet une priorisation des candidats à la prothèse vasculaire ajustée au risque, fondée sur la cinétique d'endothélialisation et la compatibilité au déploiement.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en traitement des polymères, paramètres d'électrofilage et techniques de manipulation des stents.
- Requiert un dispositif d'électrofilage contrôlé comprenant un générateur haute tension, une pompe à seringue et un collecteur à mandrin tournant.
- Exige une standardisation de la concentration de la solution (15 % de polyuréthane), du débit (0,01 mL/min) et de la tension (20 kV) pour un dépôt reproductible de nanofibres.
- Implique des ajustements à prévoir lors du transfert à différentes géométries de stent ou à d'autres systèmes polymériques, tout en maintenant l'uniformité de la membrane.
- Comprend des limites pratiques telles que l'absence totale de dissolution du matériau de support et l'alignement du mandrin durant l'électrofilage en double couche.
